Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
стальной лист
Рис.2.7 Наложение обмотки на сердечник якоря (а) и
расположение якорных катушек в пазах (б):
1 якорные катушки, 2 сердечник якоря, 3 коллектор,
4, 5 верхняя и нижняя стороны якорной катушки
Щеточный аппарат. По цилиндрической части коллектора скользят щетки, установленные в щеткодержателях. Щетки представляют собой прямоугольные бруски из композиции, выполненной на основе графита. Они предназначены для соединения коллектора с внешней цепью и прижимаются к поверхности коллектора пружинами (рис.2.9, а). При вращении якоря щетки сохраняют неизменное положение по отношению к полюсам машины. Щеткодержатели укрепляют на щеточных пальцах и изолируются от них. Щеточные пальцы, в свою очередь, крепят либо к подшипниковому щиту, либо к траверсе, которая позволяет при необходимости поворачивать всю систему щеток по отношению к полюсам машины. В машинах малой мощности часто применяют трубчатые щеткодержатели (рис.2.9, б), устанавливаемые непосредственно в подшипниковом щите. Щетки (рис.2.10) в зависимости от состава, способа изготовления и физических свойств могут иметь различную маркировку. Все марки объединяются в шесть основных групп: угольно-графитные, графитные, электрографитированные, медно-графитные, бронзо-графитные и серебряно-графитные. Для каждой машины следует применять только щетки установленной марки, которая выбирается заводом-изготовителем исходя из условий работы машины.
Рис.2.8 Коллектор машины постоянного тока с металлическим (а)
и пластмассовым (б) корпусом:
1 корпус, 2 нажимной фланец, 3-изоляционные манжеты, 4 коллекторные пластины, 5 изоляционные прокладки, 6 пластмасса, 7 втулка
Рис.2.9 Щеткодержатели машин средней (а) и малой (б) мощности:
1 щетка, 2 обойма, 3 пружина, 4 зажимы для крепления к щеточному пальцу, 5-щеточным канатик, 6 нажимной палец, 7 колпак, 8 иэолящ. олная втулка, 9 подшипниковый щит, 10 зажим для выводного проводника
2.3 Э.д.с. и электромагнитный момент машины постоянного тока
Процесс индуктирования э.д.с. в обмотке якоря. Рассмотрим процесс индуктирования э.д. с. в обмотке якоря, проводники которой для простоты будем считать равномерно распределенными вдоль окружности якоря (рис.2.11, а). При вращении якоря в проводниках, лежащих под полюсами N и S, индуктируются э. д. с. противоположного направления. Проводники, в которых индуктируются эти э. д. с, расположены по обе стороны от геометрической нейтрали 00-оси симметрии, разделяющей полюсы. На рис.2.11, б показана электрическая схема обмотки якоря с коллектором. Она выполнена в виде многофазной обмотки, состоящей из большого числа витков, подключенных к пластинам коллектора, так чтобы между каждой парой смежных коллекторных пластин был включен один или несколько витков.
Рис.2.10 Щетки машин малой (а) и большой (б) мощности:
1 щетка, 2 щеточный канатик, 3 кабельный наконечник
На коллектор накладываются щетки А и В, посредством которых вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней цепью. При вращении якоря между щетками А и В действует постоянная по величине э.д. с. Е, равная сумме э. д. с, индуктированных во всех последовательно соединенных витках обмотки якоря, которые включены между щетками. Чтобы подать от обмотки якоря во внешнюю цепь максимальное напряжение, ее нужно присоединить к двум точкам обмотки якоря, между которыми действует наибольшая разность потенциалов. Такими точками при холостом ходе машины являются точки а и b (рис.2.11, б), расположенные на геометрической нейтрали, где и следует устанавливать щетки А и В.
Рис.2.11 Якорь машины постоянного тока (а), упрощенная схема его обмотки (б) и векторная диаграмма индуктируемых в ней э. д. с (в):
1 обмотка якоря, 2 коллектор
При вращении якоря точки а и b смещаются с геометрической нейтрали, но к щеткам будут подходить все новые и новые точки обмотки, между которыми действует э.д. с. Е, поэтому э.д. с. во внешней цепи будет неизменна по величине и направлению. Уменьшения пульсаций э. д. с. Е при переходе щеток с одной коллекторной пластины на другую добиваются установкой большого числа коллекторных пластин; число коллекторных пластин, приходящихся на одну параллельную ветвь обмотки якоря, должно быть не менее восьми.
Если заменить несинусоидальную э.д. с, индуктируемую в витках обмотки якоря, эквивалентной синусоидальной э.д. с, то действующая между щетками А и В э.д.с. Е может быть получена из векторной диаграммы (рис.2.11, в). Из нее следует, что при достаточно большом числе секций обмотки якоря э. д. с. E будет практически неизменна во времени и равна диаметру окружности, описанной вокруг многоугольника э.д. с. e1, e2, e3 и т.д., индуктированных в отдельных витках этой обмотки.
Щетки А и В разделяют рассматриваемую обмотку на две параллельные ветви, в каждой из которых действует э.д. с. Е. При разомкнутой внешней цепи ток по обмотке не проходит, так как э.д.с, индуктированные в двух ее ветвях, направлены встречно и взаимно компенсируются. Полная компенсация будет, очевидно, иметь место при строго симметричном выполнении обмотки и равенств